Verfahren zur Herstellung von Nucleosiden
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Her stellung von Nucleosiden von 5-Fluor-uracil bzw. 5-Fluor cytosin und zwar von N1-Ribosyl-, Nl-2'-Desoxyribosyl-.
Nl-Glucopyranosyl- und Nl-Arabinofuranosyl-Derivaten des 5-Fluoruracils bzw. 5-Fluorcytosins. Das erfindungs gemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man entweder 5-Fluor-uracil oder 5-Fluor-cytosin, bei dem die Aminogruppe gegebenenfalls durch eine Alkyl- oder
Acylgruppe geschützt ist, mit einem Hexa-Cl-C7-alkyl- -disilazan umsetzt, das erhaltene 2,4-Bis-(tri-C1-C7-alkyl- -silyloxy)-5-fluor-pyrimidin, 2-Tri-C1-C7-alkyl-silyloxy-4- -(N-tri-Cl-C7-alkyl-silyl)-amino-5-fluor-pyrimidin oder ein N-geschütztes Derivat des letzteren mit einem Halogenid (vorzugsweise dem Chlorid oder Bromid) der Ribofura nose, 2'-Desoxy-rihoturanose, Glucopyranose oder Ara binofuranose,
deren Hydroxylgruppen mit einer entfern baren Alkyl- oder Acylgruppe geschützt sind, umsetzt und das gebildete geschützte Nucleosid in das entspre chende freie Nucleosid überführt. Das erfindungsgemässe
Verfahren ist in dem Formelschema schaubildlich dar gestellt, worin X in den Formeln III und VII die oben angeführten Zuckerreste mit durch entfernbare Alkyloder Acylgruppen geschützte Hydroxygruppen und Y in den Formeln IV und VIII die entsprechenden, von den Schutzgruppen befreiten Zuckerreste bedeuten. Das Symbol R1 in den Formeln V, VI und VII bedeutet entweder Wasserstoff oder eine Alkanoyl- oder Aroylgruppe und das Symbol R bedeutet einen niederen Alkylrest.
EMI1.1
Die Verbindungen der Formeln II und VI und diejenigen Verbindungen der Formeln IV und VIII worin Y eine Glucopyranosylgruppe bedeuten, sind neu.
Es ist offensichtlich, dass die Verbindungen der Formeln I, III, IV, V, VII und VIII in tautomeren und anomeren Formen existieren können. Im Formelschema sind die Carbonylgruppen der Formeln I, III, IV, V, VII und VIII in der enolisierten Form dargestellt.
Der Ausdruck C1-C7-Alkyl bezieht sich sowohl auf geradkettige als auch auf verzweigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen.
Im obigen Formelschema (a), welches zu Derivaten des 5-Fluor-uracils führt, kann die Reaktion I + II durch einfaches Umsetzen von 5-Fluor-uracil mit einem Hexa -niederen-alkyldisilazan, zum Beispiel Hexamethyldisilazan, Hexaäthyldisilazan usw. durchgeführt werden. Man arbeitet zweckmässigerweise bei erhöhter Temperatur vorteilhaft bei der Rückflusstemperatur des Reaktion gemisches, obwohl niedere Temperaturen auch angewendet werden können, d.h. Raumtemperatur oder noch niedere Temperaturen. Die Reaktion kann entweder in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie Dioxan, Toluol oder dergleichen, oder in Abwesenheit irgendeines Lösungsmittels durchgeführt werden.
Bei der Reaktion V - > VI gemäss dem Reaktionsschema (b) wird Cytosin oder ein Cytosin, in welchem die exocyclische Aminogruppe durch eine leicht entfernbare Alkyl- oder Acylgruppe geschützt ist, mit einem Hexa-niederen-alkyldisilazan umgesetzt. Geeignete funktionelle Gruppen, die als leicht abspaltbare Alkyl- oder Acylgruppen eingesetzt werden können, sind zum Beispiel niederes Alkanoyl, Halogeno-niederes-alkanoyl, Benzoyl oder eine Benzoylgruppe, bei welcher einer oder mehrere der Wasserstoffe durch eine Halogen-, niedere Alkyl-, niedere Alkoxy-, Nitro- oder Carboxygruppe ersetzt sind. Die Reaktion wird zweckmässigerweise zwischen etwa Raumtemperatur und Siedetemperatur des Reaktionsgemisches durchgeführt. Man kann sowohl in einem organischen Lösungsmittel oder auch in Abwesenheit eines Lösungsmittels arbeiten.
Die Kondensation der erhaltenen neuen Zwischenprodukte, d.h. von Verbindungen der Formeln II und VI, mit einem geschützten Zuckerhalogenid, d.h. die Stufen II III und VI VII, werden zweckmässigerweise durch einfaches Erhitzen der Mischung der beiden Reaktionspartner auf eine Temperatur zwischen Raumtemperatur und dem Siedepunkt des Reaktionsgemisches durchgeführt. Die Reaktion kann in Abwesenheit eines Lösungsmittels erfolgen, obwohl erwünschtenfalls ein inertes Lösungsmittel angewendet werden kann, wie Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Toluol, Benzol usw., Äther, wie Dioxan usw.
Die für das erfindungsgemässe Verfahren venvendeten Zuckerhalogenide sind die Halogenide der Ribofuranose, der Desoxyribofuranose, der Arabinofuranose und der Glukopyranose, worin die Hydroxyl- gruppen durch leicht entfernbare Alkyl- oder Acylgruppe pen geschützt sind, zum Beispiel durch niedere Alkanoylgruppen, wie Acetyl, Propionyl, Isopropionyl usw., Halogen- oder Polyhalogen-niederalkanoylgruppen, zum Beispiel Trifluoracetyl, Trichloracetyl usw., Benzyl, Carboalkoxy, Carbobenzyloxy, Benzoyl und Benzoylgruppen, welche einen oder mehrere Substituenten am Phenylring tragen, die entweder Halogen, niederes Alkyl, Nitro, niederes Alkoxy oder Carboxyl sein können. Geschützte Zuckerhalogenide, worin die Schutzgruppe eine substituierte Benzylgruppe mit einem Substituenten in Parastellung ist, sind bevorzugt.
Beispiele von Zuckerhalogeniden sind 1 - (2,3,5-Tri-niederes-alkanoyl-O-ribofuranosyl)-chlorid, 1-(3,5-i-O-aroyl-2-desoxyribofuranosyl)-bro- mid, 1 - (2,3,5-Tri-O-benzoyl-D-arabinofuranosyl-bromid, 1 - (2,3,4,6-Tetra -0 - niederes-alkanoyl)-D-glucopyranosyl -chlorid, 1 - (2,3,4,6-tetra-O-aroyl)-D-glucopyranosyl-bro- mid und dergleichen. Das durch die Kondensation erhaltene Reaktionsprodukt ist üblicherweise eine Mischung von anomeren Formen. Diese Mischung kann ohne Trennung der anomeren Formen der nächsten Stufe, der Abspaltung der Schutzgruppen, unterworfen werden.
Alternativ dazu können die beiden anomeren Formen durch übliche Massnahmen, wie fraktionierte Kristallisation und/oder Chromatographie, in die einzelnen anomeren Bestandteile zerlegt werden und diese können einzeln deblockiert werden.
Die Debloclderung (III IV und VII VIII), d.h.
die Abspaltung der Schutzgruppen kann durch übliche an sich bekannte Methoden bewirkt werden. Die Acylgruppen können zum Beispiel durch Behandlung der Verbindungen III und VII mit alkoholischem Ammoniak entfernt werden. Alternativ können die Acylgruppen auch mit Säure, zum Beispiel alkoholischer Salzsäure, oder einer starken Base, wie Natriumhydroxyd, oder vorzugsweise mit Alkalialkoholaten, zum Beispiel methanolischem Natriummethoxyd, Bariummethoxyd und dergleichen, entfernt werden. Die Alkylgruppen, d.h. die Benzylgruppen können durch katalytische Hydrierung entfernt werden.
Die Endprodukte des erfindungsgemässen Verfahrens sind pharmazeutisch wertvolle Verbindungen. Insbesondere sind sie antibakteriell und gegen Viren wirksam.
In den folgenden Beispielen sind alle Temperaturen in Grad Celsius angegeben und alle Schmelzpunkte sind korrigiert.
Beispiel I a) Eine Suspension von 65 g (0,5 Mol) 5-Fluor-uracil in 250 ml (1,18 Mol) Hexamethyldisilazan wird 3 Stunden zum Rückfluss erhitzt, wobei man eine klare Lösung erhält. Durch Destillation bei Atmosphärendruck entfernt man etwas Material, das bei 85 - 960 übergeht. Der Rück stand wird bei 114 - 116,50/14 mm destilliert und liefert 2,4-Bis-(trimethylsilyloxy)-5 -fluor-pyrimidin.
b) Zu einer Suspension von 7,56 g (0,0195 Mol) 3,5 -Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-riboful!anosylchlorid in 40 ml trockenem Toluol setzt man 5 ml (5,330g; 0,0195 Mol) 2,4-Bis-trimethylsilyloxy)-5-fluor-pyrimidin zu. Man leitet Stickstoff in die Reaktionsmischung ein, um das in Freiheit gesetzte Trimethylsilylchlorid in eine Waschflasche überzuführen, welche eine wässrige alkoholische Silbernitratlösung enthält. Die Bildung von Silberchlorid ge stattet den Verlauf der Reaktion zu verfolgen. Die Mischung wird 11, < Stunden zum Rückfluss erhitzt, wenn 81% der theoretischen Menge Silberchlorid in Freiheit gesetzt sind. Die Suspension wird in Eis gekühlt, der Niederschlag durch Filtration entfernt und mit Toluolund Petroläther gewaschen.
Man erhält so rohes Di-O -p-toluoyl-5-fluor-desoxyuridin vom Schmelzpunkt 209 bis 2160. Auf Basis der Drehung [a326 = 300 (c = 0,72% Pyridin) enthält die Mischung etwa 75% p- und 25% a-Isomeren.
Durch Umkristallisieren aus 45 ml Essigsäure und Waschen des kristallisierten Produktes mit Äther erhält man das reine;p-Isomere f & D 18,80, Schmelzpunkt 230 bis 2310. Die vereinigten Essigsäurefiltrate und die Äther waschflüssigkeit scheiden das a-Isomere vom Schmelzpunkt 205 - 2070 aus.
Beispiel 2 a) Herstellung der Silyloxyverbindung s. Beispiel la.
b) Eine Suspension von 172 g (0,327Mol) Tri-O -benzoyl-a-D-arabinofuranosylbromid in 113,5 g (0,414 Mol) 2,4-Bis-(trimethylsilyloxy)-5-fluor-pyrimidin wird in einem Ölbad unter Stickstoff erhitzt. Man hält während 5 Stunden die Temperatur zwischen 750 und 1300C.
Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird die beinahe feste Mischung mit 800ml Benzol aufgeschlämmt und filtriert. Man erhält rohes Tri-O-benzoyl-A-D-arabinofu- ranosyl-5-fluor-uracil vom Schmelzpunkt 210 - 2120C.
Durch Umkristallisieren aus n-Butylacetat erhält man ein Material vom Schmelzpunkt 219 - 2200C. to2 = + 74,70 (1% in Methylenchlorid).
c) Eine Suspension von 5,75g (O,O1OMol) Tri-O -benzoyl - - D - arabinofuranosyl-5-fluor-uracil in 70 ml 0,143 methanolischer Natriummethoxydlösung wird 2l/2
Stunden zum Rückfluss erhitzt. Nach etwa 5 Minuten tritt vollständige Lösung ein. Die Lösung wird sodann auf Raumtemperatur gekühlt und mit genügend methanolischer Salzsäure versetzt, um die Mischung gegenüber Lackmuspapier sauer zu stellen. Sie wird sodann im Vakuum zu einem Sirup eingeengt, der zwischen 50 mol
Wasser und 50 ml Äther verteilt wird. Man wäscht die wässrige Phase 3mal mit je 30 ml Äther, dampft im Va kuum zu einem Sirup ein und nimmt diesen in 50ml
Aceton auf. Die erhaltene Suspension wird von unlösli chem Material (NaCl) durch Filtration befreit.
Durch Eindampfen des Filtrates im Vakuum erhält man ein weisses Reaktionsprodukt, welches nach Behandeln mit
8 ml siedendem Äthanol kristallisiert.
Nach dem Kühlen auf -100, werden die Kristalle abfiltriert und mit Äthanol und Äther gewaschen. Man erhält 5-Fluoruracil-33-D-arabinosid vom Schmelzpunkt
182 - 1830. ta]n2 = + 1230 (0,5% in Wasser).
Beispiel 3
Eine Mischung von 8 ml (8,55 g, 0,031 Mol) 2,4-Bis -(trimethylsilyloxy)-5-fluor-pyrimidin und 4,11 g (0,01 Mol) 1 -(2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-D-glucopyranosyl)-bromid wird in einem Ölbad unter einem Stickstoffstrom auf
140 - 1600 erhitzt. Man erhält nach 15 Minuten eine klare
Lösung und die Trimethylsilylentwicklung hört praktisch nach 4 Stunden auf. Nach dem Kühlen versetzt man mit
40 ml Benzol. Die Reaktionsmischung scheidet nach Ste hen bei 40 während 60 Stunden ein grünlichbraunes Ma terial ab, welches durch Filtration entfernt wird und ver worfen wird. Das Filtrat liefert nach Zusatz von 15 ml
Methanol Kristalle vom Schmelzpunkt 280 - 2820, welche als zurückgewonnenes 5-Fluor-uracil identifiziert wurden.
Man setzt weitere 20ml Methanol zu und dampft zu einem Sirup ein, der in 25 ml heissem Chloroform auf genommen wird. Man erhält eine zweite Kristallisation von 5-Fluor-uracil, welche durch Filtration entfernt wird.
Das Filtrat wird zu einem braunen glasartigen Material eingedampft, das in 10 mol Methanol gelöst wird. Nach dem Stehen scheidet die Lösung Kristalle von 1-(2',3',4', 6'-Tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl)-5-fluor-uradl ab, welche abfiltriert und mit Methanol, Äther und Petrol äther gewaschen wurden. Die Verbindung schmilzt bei
150 - 1510. tz = + 120 (c = 0,4% Äthylacetat).
Beispiel 4
Zu einer Suspension von 0,46 g (1 mMol) 1-A-D-(2,3,- 4,5-Tetra-O-acetyl)-glucopyranosyi-5-fluor-uracil in 5 ml Methanol setzt man 1,35 ml (2,3 mMol) einer 1,84 n Natriummethylatlösung zu, wobei eine beinahe klare Lösung resultiert, die anschliessend trüb wird. Man lässt die Reaktionsmischung durch 16 Stunden bei 40 stehen und neutralisiert sodann mit äthanolischer Salzsäure.
Man entfernt das unlösliche Material durch Filtration, dampft das Filtrat ein und suspendiert den Rückstand in 15 ml Aceton. Die Suspension wird eine halbe Stunde zum Rückfluss erhitzt und das unlösliche Material (A) abfiltriert. Das Filtrat wird abermals eingedampft, und der Rückstand mit 5 ml siedendem Aceton behandelt und mit 20ml Petroläther vermischt. Der gebildete Niederschlag (B) wird durch Filtration abgetrennt. Die Fraktionen (A) und (B), welche sich im Chromatogramm als identisch erweisen, werden vereinigt und in 2 ml Wasser gelöst. Die Lösung zeigt beim Maximum von 266 - 267 m,U in 0,1 n HCI 5140 optische Dichteeinheiten.
Die Lösung wird durch Zusatz von Natronlauge auf einen pH Wert von 11,3 und auf eine Kolonne (1 X 20cm), beschickt mit einem stark basischen Anionenaustauscher mit quaternären Ammoniumgruppen ( DOWEX 1 - X4) > ) in Acetatform, gebracht. Durch Eluieren mit 0,1 n Essigsäure erhält man in 105 ml 4150 optische Dichteeinheiten.
Die Lyophilisation ergibt ein weisses glasiges Produkt.
Durch Papierchromatographie unter Verwendung eines Gemisches von 96% Butanol und 14% Wasser erhält man einen Fleck (Rr 0,122) von l-p-D-Glucopyranosyl-5- -fluor-uracil; 6 < lnHel = 268 mu (s = 8210).
Beispiel 5 a) Eine Suspension von 49,4 g (0,2 Mol) N-Toluoyl-5 -fluor-cytosin in 100 ml (0,236 Mol) Hexamethyldisilazan wird 40 Minuten zum Rückfluss erhitzt. Man erhält eine klare Lösung. Eine geringe Menge flüchtiger Anteile wird durch Destillation bei 96 - 1130 unter Atmosphärendruck entfernt. Durch fraktionierte Destillation des Rückstandes bei 160 - 1830 (hauptsächlich bei 1780) und 0,8 mm erhält man 2-Trimethylsilyloxy-4-(N-trimethylsilyl-N-p-to luoyl)-amino-5-fluor-pyrimidin in Form eines gelbliches Sirups.
b) Eine Mischung von 6,8 g (0,0174 Mol) 2-Trime thylsilyloxy -4- - trimethylsilyl - N - p -toluoyl)-amino-5 -fluor-pyrimidin und 5 g (0,0093 Mol) Tri-O-benzoyl-a -D-arabinofuranosyl-bromid wird in einer Stickstoffatmosphäre 21; Stunden auf 113 - 118 C erhitzt. Die homogene Flüssigkeit wird auf Raumtemperatur gekühlt und mit 40ml warmem Benzol verdünnt. Nach Zusatz von 2 ml Äthanol scheidet sich ein Niederschlag ab. Die Suspension wird eine 1% Stunde gerührt, filtriert und der Rückstand gut mit Benzol gewaschen. Das Filtrat und die Waschflüssigkeiten werden vereinigt und im Vakuum zu einem gelben Produkt eingeengt.
Dieses Rohprodukt enthält eine Mischung von a- und ,ss-Tri-O-benzoyl-N- -toluoyl-D-arabinofuranosyl-5-fluorcytosin vom Schmelz punkt 87 - 950C.
Beispiel 6
Eine Suspension von 1 g rohem N-Toluoyl-l-(2',3',5'- -tri-O-benzoylarabinofuranosyl)-5-fluor-cytosin in 25 ml
8 n methanolischem Ammoniak wird bei Raumtempe ratur 24 Stunden gerührt. Die erhaltene Lösung ergibt nach Eindampfen im Vakuum ein gelbliches gummiarti ges Produkt, das zwischen 20 ml Chloroform und 20 ml
Wasser verteilt wird. Die wässrige Phase wird 3mal mit je 20 ml Chloroform gewaschen und sodann zur Ionen austauscher-Chromatographie beiseite gestellt.
Beispiel 7
Zu einer Suspension von 1 g rohem N-Toluoyl-1-(2', 3',3'-tri-O-benzoylarabinofuranosyl)-5 4luor-cytosin in 25 ml Methanol setzt man 1,4 ml 4,11 n methanolische Natriummethoxydlösung zu. Nach Rühren über Nacht wird die erhaltene Lösung mit methanolischer Salzsäure auf einen pH von 7 gebracht und im Vakuum eingedampft.
Der Rückstand wird mit Aceton gewaschen und in 10 ml absoluten Äthanol aufgenommen und vom unlöslichen Material durch Filtration befreit. Das Filtrat liefert nach Eindampfen ein gelbes Produkt. Dieser Rückstand wird in der wässerigen Lösung gelöst, welche man entsprechend der Ammonolyse gemäss den vorstehenden Angaben erhalten hat. Nach dem Waschen mit 25 ml Äther wird die wässerige Lösung mit Essigsäure congorotsauer gestellt und an einer Kolonne von 1,1 X 24 cm, beschickt mit einem stark sauren Kationenaustauscher mit Sulfosäuren als funktioneller Gruppe ( DOWEX 50-X8 ) in der Ammoniumform, fraktioniert. Fraktionsanteile von 15 mol werden gesammelt.
Die Eluierung wird für die Fraktionen 1 bis 120 mit Wasser durchgeführt; beginnend mit Fraktion 121 wird eine Eluierungssteigerung mit 0,2 n NH4OH im gleichen Volumen Wasser bewirkt. Die Fraktionen 174- 186, welche das richtige Ultraviolettabsorptionsspektrum zeigen, werden vereinigt, zu einem kleinen Volumen eingeengt und mit Ameisensäure sauergestellt.
Die saure Lösung wird an einer Kolonne von 1,1 X 15 cm, beschickt mit einem stark sauren Kationenaustauscher mit Sulfosäuren als funktioneller Gruppe ( DO WEX 50-X8 ) in der Ammoniumform, unter Verwendung von Wasser als Eluiermittel fraktioniert. Man sammelt Fraktionen von 50 ml. Die Fraktionen 2 - 10 werden vereinigt und liefern nach Lyophilisation 0,25g eines glasigen Materials. Das Ultraviolettspektrum zeigt ein o,ln zel = 290 mg, Eniax = 33/mg, [cclD2 = + 300 (0,5% in Methanol), was einer Mischung von 60% pund 40% cc-Anomeren entspricht.
Die Fraktionen 11 - 43 werden auf etwa 100 ml eingeengt und sodann lyophilisiert, wobei man ein weisses, stark elektrostatisches Pulver erhält. X 0-lx Hel = 292 mm (1856 optische Dichteeinheiten), entsprechend 158 mit mol 5-Fluor-cytosinarabinosid. loilD26 = = 156,40 (2% in Me- thanol) hauptsächlich cc-Anomeres darstellend.